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我国空间无毒推进技术达国际先进水平

文章来源:中国航天科技集团公司  发布时间:2014-11-26

  日前,中国航天科技集团公司五院502所在空间推进领域取得了新的突破——成功研制出ADN(二硝酰胺,一种化学燃料)推进器组件,标志着我国成为继瑞典之后,世界上第二个成功应用ADN无毒推进剂的国家,表明我国空间无毒推进技术已经达到了国际先进水平。

  推进器研制工作一直是我国航天科技领域攻关的重点。ADN推进系统作为单组元推进系统的新成员,具有结构简单的特点。其组件包括储箱、自锁阀、压力传感器、过滤器、电磁阀门、推力器组件及管路等。ADN推进剂在贮存箱中存储,当系统对发动机下达工作指令后,电磁阀门打开,整套系统开始启动。ADN在压力传感器的作用下通过管路,再经过过滤器将其杂质滤除,然后经过电磁阀到达发动机;在发动机的催化床中与催化剂进行作用,之后在燃烧室中进行掺混燃烧生成高温高压燃气,最后从下游的喷管喷出,为整个航天器提供推力。

  ADN推进系统与我国目前在轨应用的单组元肼推进系统和双组元推进系统最大的不同,是其应用的推进剂ADN没有毒性。而“单组元”和“双组元”都是针对推进器的燃料种类而言。“单组元”是指以一种燃料为主要推进剂的推进器,目前我国常用的是肼;“双组元”推进剂则为两类,一般为二甲基肼和四氧化二氮。

  ADN推进剂所具有的无毒特点为航天器推进系统的应用提供了很大方便。

  一直以来,我国航天器推进系统均采用在发射场进行加注的方式。这种加注方式对于人力和成本支出较大,并且加注耗时较长,最少需要两周的时间。采用ADN作为推进剂,因其无毒,推进器可以在厂房内完成加注,这对于航天器整体装配速度和质量的提升都将有所帮助。

  同时,由于ADN推进剂无毒,其在载人飞船推进系统应用方面前景广阔。载人飞船在运行过程中,传统推进器当中推进剂一旦发生泄漏,挥发的有毒物质将直接威胁到航天员的人身安全。而用ADN作推进剂,这种潜在的威胁将不会产生。

  作为新一代推进剂,ADN具有较高的能量密度。相对于传统的肼推进剂来说,同等重量的ADN推进剂具备更高的能量。

  502所推进产品部设计师王梦举例说:“1公斤肼可以帮助卫星调整姿态10次,而1公斤ADN可以帮助卫星调整姿态至少20次。”另外,由于ADN能量密度较高,产生同样的能量所用的剂量要比肼小很多,这也意味着ADN推进器组件的应用也将对航天器自身减重和提高运力大有裨益。

  与双组元推进器中安装的100多个零部件相比,ADN推进器组件要简单许多,因此这更便于中低轨道敏捷小卫星、应急卫星的安装和系统可靠性的提高。

  “例如,需要在某些没有卫星的受灾地区紧急捕捉现场情况,传统的推进系统不可能在极短时间内被快速安装到卫星上。”王梦说,“而ADN推进器以其结构简单、快速加注的特点能够满足装配卫星在自然灾害或者战时的紧急需求。”

  目前,502所研制的ADN推进器组件正品已经交付总体,在不远的将来可实现在轨应用。随着载人航天工程的快速发展,ADN推进器组件将有望被运用于载人飞船当中。同时,随着ADN推进器的广泛应用,我国空间推进技术的无毒时代或将到来。